Nihai kılavuz - yeni bir elektronik donanım ürünü nasıl geliştirilir

Yani yeni bir elektronik donanım ürünü geliştirmek mi istiyorsunuz? İyi haberlerle başlayayım - bu mümkün. Teknik seviyeniz ne olursa olsun bir donanım ürünü geliştirebilirsiniz ve başarılı olmak için mutlaka bir mühendis olmanıza gerek yoktur (kesinlikle yardımcı olmasına rağmen).

İster girişimci, ister girişimci, yapımcı, mucit veya küçük işletme olun, bu kılavuz yeni ürün geliştirme sürecini anlamanıza yardımcı olacaktır.

Yine de sana yalan söylemeyeceğim. Yeni bir donanım ürününü piyasaya sürmek inanılmaz derecede uzun ve zorlu bir yolculuk. Donanımın zor olduğu bilinmesine rağmen, bireyler ve küçük ekipler için yeni donanım ürünleri geliştirmek artık her zamankinden daha kolay.

Bununla birlikte, para kazanmanın kolay ve hızlı bir yolunu arıyorsanız, hemen okumayı bırakmanızı öneririm çünkü pazara yeni bir donanım ürünü getirmek kolay veya hızlı olmaktan çok uzaktır.

Bu kılavuzda ilk olarak, yeni bir elektronik donanım ürünü yaratmak isteyen hem teknik yaratıcılar hem de teknik olmayan girişimciler için ürün geliştirme stratejilerini tartışacağım. Ardından, elektronikleri ve ardından plastik muhafazayı geliştirmeye devam edeceğiz.

Bölüm 1 - Ürün Geliştirme Stratejileri

Yeni bir donanım ürünü geliştirmek için girişimciler ve yeni başlayanlar için esasen beş seçenek vardır. Bununla birlikte, çoğu zaman en iyi genel strateji, bu beş geliştirme stratejisinin bir kombinasyonudur.

1) Ürünü Kendiniz Geliştirin

Bu, nadiren tamamen kendi başına geçerli bir stratejidir. Piyasaya hazır bir elektronik ürünü tamamen kendi başına geliştirmek için gereken tüm becerilere çok az insan sahiptir.

Mühendis olsanız bile, elektronik tasarım, programlama, 3B modelleme, enjeksiyon kalıplama ve imalat konusunda uzman mısınız? Muhtemelen değil. Ayrıca bu spesiyalitelerin çoğu, çok sayıda alt uzmanlıktan oluşur.

Bununla birlikte, gerekli becerilere sahipseniz, ürününüzün geliştirilmesini ne kadar uzağa götürürseniz, o kadar çok para biriktirirsiniz ve uzun vadede daha iyi durumda olursunuz.

Örneğin, yaklaşık 6 yıl önce kendi donanım ürünümü piyasaya sürdüm. Ürün mekanik olarak elektriksel olarak olduğundan daha karmaşıktı. Ben makine mühendisi değil, eğitim almış bir elektronik mühendisiyim, bu yüzden başlangıçta birkaç serbest makine mühendisini işe aldım.

Ancak, işlerin ne kadar yavaş ilerlediğini hızla hayal kırıklığına uğradım. Sonuçta, neredeyse her saat başı ürünümü düşünüyordum! Ürünümü geliştirmeye ve mümkün olan en kısa sürede piyasaya sürmeye takmıştım. Ama işe aldığım mühendisler birçok başka projeyle hokkabazlık yapıyorlardı ve projeme hak ettiğim ilgiyi vermiyorlardı.

Bu yüzden mekanik tasarımı yapmak için gereken her şeyi kendim öğrenmeye karar verdim. Ürünümün geliştirilmesi ve piyasaya sürülmesi için hiç kimse benden daha motive değildi. Nihayetinde mekanik tasarımı çok daha hızlı (ve çok daha az parayla) tamamlayabildim.

Hikayenin ahlaki, becerilerinizin izin verdiği kadar gelişmeyi yapmaktır, ancak bunu çok da ileri götürmeyin. Alt uzman becerileriniz optimumdan daha az bir ürün geliştirmenize neden oluyorsa, bu büyük bir hatadır. Ayrıca, öğrenmeniz gereken yeni beceriler zaman alacaktır ve bu nihayetinde pazarlama süresini uzatabilir. Uzmanlığınızdaki boşlukları doldurmak için daima uzmanları getirin.

Elektronik geliştirme hakkında bilgi edinmek için en sevdiğim web sitelerinden bazıları Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine ve All About Circuits. Elektronik öğrenmek için kesinlikle mükemmel bazı tanıtım videoları içeren AddOhms adlı YouTube kanalına göz atmayı unutmayın.

2) Teknik Kurucu Ortak (lar) getirin

Teknik olmayan bir kurucuysanız, teknik bir kurucu ortak getirmeniz kesinlikle akıllıca olacaktır. Başlangıç ​​ekibinizin kurucularından birinin, süreci yönetmek için en azından ürün geliştirme hakkında yeterince bilgi sahibi olması gerekir.

Sonunda profesyonel yatırımcılardan dış finansman almayı planlıyorsanız, kesinlikle bir kurucu ekibine ihtiyacınız var. Profesyonel girişim yatırımcıları, kuruculardan oluşan bir ekibin, tek başına bir kurucuya göre çok daha başarılı olduğunu bilirler.

Çoğu donanım başlangıcı için ideal kurucu ekip, bir donanım mühendisi, bir programcı ve bir pazarlamacıdır.

Ortak kurucuları işe almak, sorunlarınıza mükemmel bir çözüm gibi görünebilir, ancak bazı ciddi dezavantajları da vardır. Her şeyden önce, kurucu ortak bulmak zordur ve muhtemelen çok uzun zaman alacaktır. Bu, ürününüzü geliştirmek için harcanmayan değerli zamandır.

Kurucu ortak bulmak acele etmeniz gereken bir şey değildir ve doğru eşleşmeyi bulmak için zaman ayırmanız gerekir. Sadece becerilerinizi iltifat etmeleri gerekmiyor, aynı zamanda onları kişisel olarak gerçekten sevmeniz gerekiyor. Esasen onlarla en az birkaç yıl evli kalacaksınız, bu yüzden iyi anlaştığınızdan emin olun.

Kurucu ortaklar getirmenin en büyük dezavantajı, şirketteki öz sermayenizi azaltmalarıdır. Bir şirketin tüm kurucuları, şirkette gerçekten eşit öz sermayeye sahip olmalıdır. Bu nedenle, şu anda tek başınıza gidiyorsanız, şirketinizin herhangi bir kurucu yarısını vermeye hazır olun.

3) Serbest Mühendislere Dış Kaynak Sağlama

Ekiplerinizin teknik becerilerindeki boşlukları doldurmanın en iyi yollarından biri, serbest çalışan mühendislere dış kaynak sağlamaktır.

Çoğu ürünün farklı uzmanlık alanlarından birden fazla mühendis gerektireceğini ve bu nedenle çeşitli mühendisleri kendiniz yönetmeniz gerekeceğini unutmayın. Nihayetinde, kurucu ekipten birinin proje yöneticisi olarak hizmet etmesi gerekecektir.

Ürününüzün gerektirdiği elektronik türlerini tasarlama deneyimi olan bir elektrik mühendisi bulduğunuzdan emin olun. Elektrik mühendisliği çok büyük bir çalışma alanıdır ve birçok mühendis devre tasarımı konusunda herhangi bir deneyime sahip değildir.

3D tasarımcı için, enjeksiyonla kalıplama teknolojisi konusunda tecrübeli birini bulduğunuzdan emin olun, aksi takdirde, prototiplenebilen ancak seri üretilemeyen bir ürünle karşılaşmanız muhtemeldir.

4) Bir Geliştirme Firmasına Dış Kaynak Sağlama

Frog, IDEO, Fuse Project vb. Gibi en iyi bilinen ürün tasarım firmaları harika ürün tasarımları üretebilirler, ancak bunlar inanılmaz derecede pahalıdır.

Yeni başlayanlar, her ne pahasına olursa olsun pahalı tasarım firmalarından kaçınmalıdır. En iyi tasarım firmaları, yeni ürününüzü tam olarak geliştirmek için 500.000 $ + ücret alabilir. Pahalı bir ürün geliştirme firmasını işe alabilecek durumda olsanız bile, bunu yapmayın. Sadece bu parayı asla geri kazanamayacak değilsiniz, aynı zamanda gerçek ürün geliştirmeye büyük ölçüde dahil olmayan bir donanım başlangıcı kurma hatasını yapmak istemiyorsunuz.

5) Bir Üretici ile Ortaklık

İzlenecek yollardan biri, halihazırda ürününüze benzer ürünler üreten bir denizaşırı üretici ile ortaklık yapmaktır.

Büyük üreticilerin kendi ürünleri üzerinde çalışmak için kendi mühendislik ve geliştirme departmanları olacaktır. Zaten kendi ürününüze benzer bir şey yapan bir üretici bulursanız, sizin için her şeyi yapabilir - geliştirme, mühendislik, prototipleme, kalıp üretimi ve imalat.

Bu strateji, ön geliştirme maliyetlerinizi düşürebilir. Ancak üreticiler bu maliyetleri amorti edecek, bu da ilk üretim çalışmaları için ürün başına ek bir maliyet eklemek anlamına geliyor. Bu, esasen faizsiz bir kredi gibi çalışır ve geliştirme maliyetlerinizi yavaşça üreticiye geri ödemenizi sağlar.

Kulağa harika ve kolay geliyor, peki yakalamak ne? Bu strateji ile göz önünde bulundurulması gereken ana risk, ürününüzle ilgili her şeyi tek bir şirkete koymanızdır.

En azından maliyetleri karşılanana kadar, kesinlikle özel bir üretim anlaşması isteyeceklerdir. Bu, üretim hacminiz arttığında daha ucuz bir üretim seçeneğine geçemeyeceğiniz anlamına gelir.

Ayrıca, birçok üreticinin ürününüzün fikri haklarının bir kısmını veya tamamını isteyebileceği konusunda da uyarılırsınız.

Bölüm 2 - Elektroniği Geliştirin

Ürününüz için elektroniklerin geliştirilmesi yedi aşamaya ayrılabilir: ön üretim tasarımı, şematik diyagram, PCB düzeni, nihai ürün reçetesi, prototip, test ve program ve son olarak sertifikasyon.

Adım 1 - Bir Ön Prodüksiyon Tasarımı Oluşturun

Yeni bir elektronik donanım ürünü geliştirirken, önce bir ön üretim tasarımıyla başlamalısınız. Bu, bir Kavram Kanıtı (POC) prototipiyle karıştırılmamalıdır.

Bir POC prototipi genellikle Arduino gibi bir geliştirme kiti kullanılarak oluşturulur. Bazen ürün konseptinizin istenen sorunu çözdüğünü kanıtlamak için yararlı olabilirler. Ancak bir POC prototipi, bir üretim tasarımı olmaktan uzaktır. Nadiren, ürününüze gömülü bir Arduino ile pazara girebilirsiniz.

Bir ön üretim tasarımı , ürün üretim bileşenlerinin, maliyet, kar marjı, performans, özellikler, geliştirme, fizibilite ve üretilebilirlik odaklanır.

Ürününüzün ihtiyaç duyacağı her maliyet için tahminler üretmek için bir ön üretim tasarımı kullanabilirsiniz. Ürünü geliştirme, prototipleme, programlama, sertifikalandırma, ölçeklendirme ve üretme maliyetlerini doğru bilmek önemlidir.

Ön üretim tasarımı aşağıdaki ilgili soruları cevaplayacaktır. Ürünümün geliştirilmesi uygun mu? Bu ürünü geliştirmeyi göze alabilir miyim? Ürünümü geliştirmem ne kadar sürer? Ürünü seri üretebilir miyim? Kârla satabilir miyim?

Birçok girişimci, ön üretim tasarımı adımını atlama hatasını yapar ve bunun yerine doğrudan şematik devre şemasını tasarlamaya başlar. Bunu yaparak, sonunda tüm bu çabayı ve zor kazanılan parayı uygun bir şekilde geliştirilemeyen, üretilemeyen veya en önemlisi kârla satılamayan bir ürüne harcadığınızı keşfedebilirsiniz.

Adım 1A - Sistem Blok Şeması

Ön üretim tasarımını oluştururken, sistem düzeyinde blok diyagramı tanımlayarak başlamalısınız. Bu şema, her bir elektronik işlevi ve tüm işlevsel bileşenlerin nasıl birbirine bağlandığını belirtir.

Çoğu ürün, çeşitli seri bağlantı noktaları aracılığıyla mikro denetleyici ile arabirim oluşturan çeşitli bileşenlere (ekranlar, sensörler, bellek vb.) Sahip bir mikro denetleyici veya bir mikro işlemci gerektirir.

Bir sistem blok şeması oluşturarak, gereken seri bağlantı noktalarının türünü ve sayısını kolayca tanımlayabilirsiniz. Bu, ürününüz için doğru mikrodenetleyiciyi seçmek için önemli bir ilk adımdır.

Adım 1B - Üretim Bileşenlerinin Seçimi

Ardından, istenen işlevlere ve ürününüzün hedef perakende fiyatına göre çeşitli üretim bileşenlerini seçmelisiniz: mikroçipler, sensörler, ekranlar ve konektörler. Bu, daha sonra bir ön Malzeme Listesi (BOM) oluşturmanıza olanak tanır.

ABD'de Newark, Digikey, Arrow, Mouser ve Future elektronik bileşenlerin en popüler tedarikçileridir. Çoğu elektronik bileşeni bir (prototip oluşturma ve ilk test için) veya binlerce (düşük hacimli üretim için) satın alabilirsiniz.

Daha yüksek üretim hacimlerine ulaştığınızda, bazı bileşenleri doğrudan üreticiden satın alarak paradan tasarruf edeceksiniz.

Adım 1C - Üretim Maliyetini Tahmin Edin

Şimdi ürününüzün üretim maliyetini (veya Satılan Malların Maliyeti - SMM) tahmin etmelisiniz. Ürününüzü üretmenin ne kadara mal olacağını mümkün olan en kısa sürede bilmek çok önemlidir.

En iyi satış fiyatını, stok maliyetini ve en önemlisi ne kadar kar elde edebileceğinizi belirlemek için ürününüzün üretim birim maliyetini bilmeniz gerekir.

Seçtiğiniz üretim bileşenlerinin elbette üretim maliyeti üzerinde büyük bir etkisi olacaktır.

Ancak doğru bir üretim maliyeti tahmini elde etmek için PCB montajı, nihai ürün montajı, ürün testi, perakende ambalajlama, hurda oranı, iadeler, lojistik, gümrük vergileri ve depolama maliyetlerini de dahil etmeniz gerekir.

Adım 2 - Şematik Devre Şemasını Tasarlayın

Şimdi, 1. adımda oluşturduğunuz sistem blok diyagramına göre şematik devre diyagramını tasarlamanın zamanı geldi.

Şematik diyagram, mikroçiplerden dirençlere kadar her bileşenin nasıl birbirine bağlandığını gösterir. Bir sistem blok diyagramı çoğunlukla daha yüksek seviyeli ürün işlevselliğine odaklanırken, şematik bir diyagram tamamen küçük ayrıntılarla ilgilidir.

Bir şemadaki bir bileşenin yanlış numaralandırılmış bir pimi kadar basit bir şey, tam bir işlevsellik eksikliğine neden olabilir.

Çoğu durumda, sistem blok diyagramınızın her bloğu için ayrı bir alt devreye ihtiyacınız olacaktır. Bu çeşitli alt devreler daha sonra tam şematik devre şemasını oluşturmak için birbirine bağlanacaktır.

Şematik diyagramı oluşturmak ve hatasız olmasını sağlamak için özel elektronik tasarım yazılımı kullanılır. Ekonomik, güçlü ve kullanımı kolay DipTrace adlı bir paket kullanmanızı tavsiye ederim.

Adım 3 - Baskılı Devre Kartını (PCB) Tasarlayın

Şematik tamamlandıktan sonra, şimdi Baskılı Devre Kartını (PCB) tasarlayacaksınız. PCB, tüm elektronik bileşenleri tutan ve birbirine bağlayan fiziksel karttır.

Sistem blok diyagramının ve şematik devrenin gelişimi, doğası gereği çoğunlukla kavramsal olmuştur. Bir PCB tasarımı çok gerçek bir dünyadır.

PCB, şematik diyagramı oluşturan aynı yazılımda tasarlanmıştır. Yazılım, PCB düzeninin kullanılan PCB işlemi için tasarım kurallarını karşıladığından ve PCB'nin şemayla eşleştiğinden emin olmak için çeşitli doğrulama araçlarına sahip olacaktır.

Genel olarak, ürün ne kadar küçükse ve bileşenler ne kadar sıkı paketlenirse, PCB düzenini oluşturmak o kadar uzun sürecektir. Ürününüz büyük miktarda güç yönlendiriyorsa veya kablosuz bağlantı sunuyorsa, PCB yerleşimi daha da kritik ve zaman alıcıdır.

Çoğu PCB tasarımı için en kritik parçalar güç yönlendirmesi, yüksek hızlı sinyaller (kristal saatler, adres / veri hatları vb.) Ve herhangi bir kablosuz devredir.

Adım 4 - Nihai Malzeme Listesini (BOM) Oluşturun

Ön üretim tasarımınızın bir parçası olarak bir ön ürün reçetesi oluşturmuş olmanız gerekse de, şimdi tam üretim ürün reçetesi zamanı.

İkisi arasındaki temel fark, dirençler ve kapasitörler gibi çok sayıda düşük maliyetli bileşendir. Bu bileşenler genellikle yalnızca bir veya iki kuruşa mal olur, bu nedenle bunları ön ürün reçetesinde ayrı ayrı listelemem.

Ancak PCB'yi gerçekten üretmek için listelenen her bileşenle eksiksiz bir ürün reçetesine ihtiyacınız vardır. Bu ürün reçetesi genellikle şematik tasarım yazılımı tarafından otomatik olarak oluşturulur. Ürün reçetesi parça numaralarını, miktarları ve tüm bileşen özelliklerini listeler.

Adım 5 - PCB Prototiplerini Sipariş Edin

Elektronik prototipler oluşturmak iki aşamalı bir süreçtir. İlk adım çıplak, baskılı devre kartlarını üretir. Devre tasarım yazılımınız, PCB düzenini her PCB katmanı için bir dosyayla Gerber adlı bir formatta çıkarmanıza olanak tanır.

Bu Gerber dosyaları, küçük hacimli çalışmalar için bir prototip mağazasına gönderilebilir. Aynı dosyalar, yüksek hacimli üretim için daha büyük bir üreticiye de sağlanabilir.

İkinci adım, tüm elektronik bileşenlerin karta lehimlenmesidir. Tasarım yazılımınızdan, panoya yerleştirilen her bileşenin tam koordinatlarını gösteren bir dosya çıktısını alabileceksiniz. Bu, montaj atölyesinin PCB'nizdeki her bileşenin lehimlenmesini tamamen otomatikleştirmesini sağlar.

En ucuz seçeneğiniz PCB prototiplerinizi Çin'de üretmek olacaktır. Nakliye gecikmelerini azaltmak için prototip oluşturmayı eve daha yakın yapabilmeniz genellikle en iyisi olsa da, birçok girişimci için maliyetleri en aza indirmek daha önemlidir.

Prototip kartlarınızı Çin'de üretmek için Seeed Studio'yu şiddetle tavsiye ederim. 5 ila 8.000 pano arası miktarlarda harika fiyatlar sunarlar. Ayrıca, onları tek durak noktası yapan 3D baskı hizmetleri de sunuyorlar. İyi bir üne sahip diğer Çin PCB prototip üreticileri arasında Gold Phoenix PCB ve Bittele Electronics bulunmaktadır.

ABD'de, kendi tasarımlarımın prototipini oluşturmak için yaygın olarak kullandığım Sunstone Devreleri, Çığlık Devreleri ve San Francisco Devrelerini öneririm. Nadiren tavsiye ettiğim acele servis için ödeme yapmadığınız sürece, monte edilmiş panoları almak 1-2 hafta sürer.

Adım 6 - Değerlendirin, Programlayın, Hata Ayıklayın ve Tekrarlayın

Şimdi elektroniğin prototipini değerlendirme zamanı. İlk prototipinizin nadiren mükemmel çalışacağını unutmayın. Tasarımı tamamlamadan önce büyük olasılıkla birkaç yinelemeden geçeceksiniz. Bu, prototipinizle ilgili sorunları belirleyeceğiniz, hata ayıklayacağınız ve düzelteceğiniz zamandır.

Bu, hem maliyet hem de zaman açısından tahmin edilmesi zor bir aşama olabilir. Bulduğunuz herhangi bir hata elbette beklenmediktir, bu nedenle hatanın kaynağını ve en iyi nasıl düzeltileceğini bulmak zaman alır.

Değerlendirme ve test genellikle mikro denetleyicinin programlanmasıyla paralel olarak yapılır. Programlamaya başlamadan önce, panonun önemli sorunları olmadığından emin olmak için en azından bazı temel testler yapmak isteyeceksiniz.

Hemen hemen tüm modern elektronik ürünler, ürün için "beyin" görevi gören Mikro Kontrol Ünitesi (MCU) adı verilen bir mikroçip içerir. Bir mikro denetleyici, bir bilgisayarda veya akıllı telefonda bulunan bir mikroişlemciye çok benzer.

Bir mikroişlemci, büyük miktarda veriyi hızlı bir şekilde taşımada üstündür; mikro denetleyici ise anahtarlar, sensörler, ekranlar, motorlar vb. Gibi aygıtları arayüzleme ve kontrol etmede mükemmeldir. Mikrodenetleyici hemen hemen basitleştirilmiş bir mikroişlemcidir.

Mikrodenetleyicinin istenen işlevi yerine getirmesi için programlanması gerekir.

Mikrodenetleyiciler neredeyse her zaman yaygın olarak kullanılan 'C' adı verilen bilgisayar dilinde programlanır. Bellenim adı verilen program, kalıcı ancak yeniden programlanabilir bellekte saklanır, genellikle mikro denetleyici çipinin içindedir.

Adım 7 - Ürününüzü Onaylayın

Satılan tüm elektronik ürünler, çeşitli sertifika türlerine sahip olmalıdır. Gerekli sertifikalar, ürünün hangi ülkede satılacağına göre değişir. ABD, Kanada ve Avrupa Birliği'nde gerekli olan sertifikaları kapsayacağız.

FCC (Federal İletişim Komisyonu)

Amerika Birleşik Devletleri'nde satılan tüm elektronik ürünler için FCC sertifikası gereklidir. Tüm elektronik ürünler bir miktar elektromanyetik radyasyon (yani radyo dalgaları) yayar, bu nedenle FCC, ürünlerin kablosuz iletişimi engellemediğinden emin olmak ister.

FCC sertifikasyonunun iki kategorisi vardır. Ürününüz için hangi türün gerekli olduğu, ürününüzün Bluetooth, WiFi, ZigBee gibi kablosuz iletişim özelliklerine veya diğer kablosuz protokollere sahip olup olmadığına bağlıdır.

FCC, kablosuz iletişim işlevine sahip ürünleri bilinçli radyatörler olarak sınıflandırır. Kasıtlı olarak radyo dalgaları yaymayan ürünler, kasıtsız radyatör olarak sınıflandırılır. Kasıtlı radyatör sertifikasyonu, size kasıtsız radyatör sertifikasyonunun yaklaşık 10 katına mal olacaktır.

Başlangıçta, ürününüzün kablosuz işlevlerinden herhangi biri için elektronik modüller kullanmayı düşünün. Bu, yalnızca kasıtlı olmayan radyatör sertifikasyonu ile geçinebilmenizi sağlar ve bu size en az 10.000 $ tasarruf etmenizi sağlar.

UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Canadian Standards Association)

AC prizine takılan Amerika Birleşik Devletleri veya Kanada'da satılan tüm elektrikli ürünler için UL veya CSA sertifikası gereklidir.

Bir AC prizine takılmayan yalnızca pil içeren ürünler UL / CSA sertifikası gerektirmez. Ancak, çoğu büyük perakendeci ve / veya ürün sorumluluğu sigorta şirketi, ürününüzün UL veya CSA sertifikalı olmasını şart koşacaktır.

CE (Conformité Européene)

Avrupa Birliği'nde (AB) satılan elektronik ürünlerin çoğu için CE sertifikası gereklidir. Amerika Birleşik Devletleri'nde gerekli olan FCC ve UL sertifikalarına benzer.

RoHS

RoHS sertifikası, bir ürünün kurşunsuz olmasını sağlar. Avrupa Birliği'nde (AB) veya Kaliforniya eyaletinde satılan elektrikli ürünler için RoHS sertifikası gereklidir. Kaliforniya'nın ekonomisi çok önemli olduğundan, ABD'de satılan ürünlerin çoğu RoHS sertifikalıdır.

Lityum Pil Sertifikaları (UL1642, IEC61233 ve UN38.3)

Yeniden şarj edilebilir lityum iyon / polimer piller bazı ciddi güvenlik endişelerine sahiptir. Kısa devre yaparlarsa veya aşırı şarj edildiklerinde alevler bile patlayabilir.

Bu sorun nedeniyle Samsung Galaxy Note 7'deki çifte geri çağırmayı hatırlıyor musunuz? Veya alevler içinde uçuşan çeşitli uçan kaykaylarla ilgili hikayeler?

Bu güvenlik endişeleri nedeniyle, şarj edilebilir lityum piller sertifikalandırılmalıdır. Çoğu ürün için, başlangıçta bu sertifikalara sahip, kullanıma hazır pilleri kullanmanızı tavsiye ederim. Ancak bu, seçimlerinizi sınırlayacaktır ve çoğu lityum pil onaylanmamıştır.

Bunun başlıca nedeni, çoğu donanım şirketinin bir üründeki mevcut tüm alandan yararlanmak için özel olarak tasarlanmış bir bataryaya sahip olmayı seçmesidir. Bu nedenle çoğu pil üreticisi, kullanıma hazır pillerini sertifikalandırmakla uğraşmaz.

Bölüm 3 - Muhafazayı Geliştirin

Şimdi herhangi bir özel plastik parçanın geliştirilmesini ve prototipini ele alacağız. Çoğu ürün için bu, en azından her şeyi bir arada tutan muhafazayı içerir.

Özel şekilli plastik veya metal parçaların geliştirilmesi, bir 3D modelleme uzmanı veya daha iyisi bir endüstriyel tasarımcı gerektirecektir.

Ürününüz için görünüm ve ergonomi kritik öneme sahipse, bir endüstriyel tasarımcı tutmak isteyeceksiniz. Örneğin, endüstriyel tasarımcılar, iPhone gibi taşınabilir cihazları çok havalı ve şık gösteren mühendislerdir.

Ürününüz için görünüm kritik değilse, muhtemelen bir 3B modelleyici kiralayarak geçinebilirsiniz ve bunlar genellikle bir endüstriyel tasarımcıdan önemli ölçüde daha ucuzdur.

Adım 1 - 3D Model Oluşturun

Ürününüzün dış yüzeyini geliştirmenin ilk adımı, bir 3D bilgisayar oluşturmaktır.

model. 3D modeller oluşturmak için kullanılan iki büyük yazılım paketi Solidworks ve PTC Creo'dur (eski adı Pro / Engineer).

Ancak Autodesk artık öğrenciler, hobiler ve yeni başlayanlar için tamamen ücretsiz olan bulut tabanlı bir 3B modelleme aracı sunuyor. Adı Fusion 360. Kendi 3B modellemenizi yapmak istiyorsanız ve Solidworks veya PTC Creo'ya bağlı değilseniz, kesinlikle Fusion 360'ı düşünün.

Endüstriyel veya 3D modelleme tasarımcınız 3D modeli tamamladıktan sonra, onu fiziksel prototiplere dönüştürebilirsiniz. 3D model, özellikle işlevsel prototiplere sahip olmadan önce pazarlama amacıyla da kullanılabilir.

3B modelinizi pazarlama amacıyla kullanmayı planlıyorsanız, modelin fotogerçekçi bir versiyonunun oluşturulmasını isteyeceksiniz. Hem Solidworks hem de PTC Creo'da fotogerçekçi modüller mevcuttur.

Ayrıca ürününüzün fotogerçekçi, 3D animasyonunu da yaptırabilirsiniz. Animasyon konusunda uzmanlaşmış ve 3D modellerin gerçekçi görünmesini sağlayan ayrı bir tasarımcı tutmanız gerekebileceğini unutmayın.

Muhafazanız için 3B model geliştirme söz konusu olduğunda en büyük risk, prototiplenebilen ancak hacim olarak üretilemeyen bir tasarıma sahip olmanızdır.

Nihayetinde, kasanız yüksek basınçlı enjeksiyon kalıplama adı verilen bir yöntemle üretilecektir (daha fazla ayrıntı için aşağıdaki 4. adıma bakın).

Enjeksiyon kalıplama kullanarak üretim için bir parça geliştirmek, izlenecek birçok kural nedeniyle oldukça karmaşık olabilir. Öte yandan, 3D baskı ile hemen hemen her şey prototiplenebilir.

Bu nedenle, yalnızca enjeksiyon kalıplama için tüm karmaşıklıkları ve tasarım gereksinimlerini tam olarak anlayan birini işe aldığınızdan emin olun.

Adım 2 - Kasa Prototipleri Sipariş Edin (veya 3D Yazıcı Satın Alın)

Plastik prototipler, bir ilave işlem (en yaygın) veya bir çıkarma işlemi kullanılarak oluşturulur. 3D baskı gibi ek bir süreç, nihai ürünü oluşturmak için ince plastik katmanları istifleyerek prototipi oluşturur.

Katkı süreçleri, hayal edebileceğiniz hemen hemen her şeyi yaratma yeteneklerinden dolayı en yaygın olanıdır.

CNC işleme gibi eksiltici bir süreç, bunun yerine bir blok katı üretim plastiği alır ve nihai ürünü oyar.

Eksiltici işlemlerin avantajı, kullanacağınız son üretim plastiğine tam olarak uyan bir plastik reçine kullanmanızdır. Bu, bazı ürünler için önemlidir, ancak çoğu ürün için bu gerekli değildir.

Katkı prosesleri ile özel bir prototipleme reçinesi kullanılır ve üretim plastiğinden farklı bir his olabilir. Katkı işlemlerinde kullanılan reçineler önemli ölçüde iyileşmiştir ancak yine de enjeksiyon kalıplamada kullanılan üretim plastikleriyle eşleşmemektedir.

Bundan daha önce bahsetmiştim, ancak tekrar vurgulanmayı hak ediyor. Prototipleme süreçlerinin (eklemeli ve eksiltici) üretim için kullanılan teknolojiden (enjeksiyonla kalıplama) tamamen farklı olduğu konusunda uyarılmalıdır. Üretilmesi imkansız olan prototipler (özellikle eklemeli prototipleme ile) oluşturmaktan kaçınmalısınız.

Başlangıçta, prototipin tüm enjeksiyon kalıplama kurallarına uymasını sağlamanız gerekmez, ancak tasarımınızın enjeksiyon kalıplamaya daha kolay geçebilmesi için bunları aklınızda tutmanız gerekir.

Birçok şirket 3B modelinizi alıp fiziksel bir prototipe dönüştürebilir. Proto Labs, şahsen tavsiye ettiğim şirkettir. Hem eklemeli hem de eksiltici prototipleme ve düşük hacimli enjeksiyon kalıplama sunarlar.

Ayrıca, özellikle ürününüzü doğru şekilde almak için birkaç yinelemeye ihtiyacınız olacağını düşünüyorsanız, kendi 3D yazıcınızı satın almayı da düşünebilirsiniz. 3D yazıcılar şimdi yalnızca birkaç yüz dolara satın alınabilir ve böylece istediğiniz kadar prototip sürümü oluşturmanıza olanak tanır.

Kendi 3D yazıcınıza sahip olmanın gerçek avantajı, prototipinizi neredeyse anında yinelemenize ve böylece pazara sunma sürenizi azaltmanıza olanak vermesidir.

Adım 3 - Muhafaza Prototiplerini Değerlendirin

Şimdi kasa prototiplerini değerlendirme ve gerektiğinde 3D modeli değiştirme zamanı. Kasa tasarımını doğru bir şekilde elde etmek için neredeyse her zaman birkaç prototip yinelemesi gerekecektir.

3D bilgisayar modelleri kasayı görselleştirmenize izin verse de, hiçbir şey elinizde gerçek bir prototip tutmakla kıyaslanamaz. İlk gerçek prototipinize sahip olduğunuzda, neredeyse kesinlikle hem işlevsel hem de kozmetik değişiklikler yapmak isteyeceksiniz. Her şeyi doğru yapmak için birden fazla prototip sürümüne ihtiyaç duymayı planlayın.

Yeni ürününüz için plastiği geliştirmek, özellikle ürününüz için estetik kritik önem taşıyorsa, her zaman kolay veya ucuz değildir. Ancak, prototip aşamasından tam üretime geçtiğinizde gerçek zorluklar ve maliyetler ortaya çıkıyor.

Adım 4 - Enjeksiyon Kalıplamaya Geçiş

Elektronikler muhtemelen ürününüzün geliştirilecek en karmaşık ve pahalı parçası olsa da, plastik, üretimi en pahalı olanı olacaktır. Plastik parçalarınızın üretimini enjeksiyon kalıplama ile kurmak oldukça pahalıdır.

Bugün satılan çoğu plastik ürün, enjeksiyonla kalıplama adı verilen gerçekten eski bir üretim tekniği kullanılarak yapılır. Bu süreci anlamanız sizin için çok önemli.

Yüksek basınçla bir arada tutulan iki parça çelik olan çelik bir kalıpla başlarsınız. Kalıp, istenen ürün şeklinde oyulmuş bir oyuğa sahiptir. Daha sonra kalıba sıcak erimiş plastik enjekte edilir.

Enjeksiyon kalıplama teknolojisinin büyük bir avantajı var - milyonlarca aynı plastik parçayı yapmanın ucuz bir yolu. Mevcut enjeksiyon kalıplama teknolojisi, 1946'da icat edilen bir süreç olan plastiği yüksek basınçta kalıba zorlamak için dev bir vida kullanıyor. 3D baskı ile karşılaştırıldığında, enjeksiyonla kalıplama çok eski!

Enjeksiyon kalıpları, birim başına gerçekten düşük bir maliyetle aynı şeyi yapmakta son derece etkilidir. Ancak kalıpların kendisi şok edici derecede pahalıdır. Milyonlarca ürün yapmak için tasarlanmış bir kalıp 100.000 dolara ulaşabilir! Bu yüksek maliyet çoğunlukla plastiğin bir kalıp için son derece zor olan bu kadar yüksek basınçta enjekte edilmesidir.

Bu koşullara dayanmak için kalıplar sert metaller kullanılarak yapılır. Ne kadar çok enjeksiyon gerekli olursa, gerekli metal o kadar sert ve maliyet o kadar yüksek olur.

Örneğin, birkaç bin ünite yapmak için alüminyum kalıpları kullanabilirsiniz. Alüminyum yumuşaktır, bu nedenle çok çabuk bozulur. Bununla birlikte, daha yumuşak olduğu için kalıba dönüştürmek de daha kolaydır, bu nedenle maliyet daha düşüktür - basit bir kalıp için yalnızca 1-2.000 $.

Kalıp için amaçlanan hacim arttıkça, gerekli metal sertliği ve dolayısıyla maliyet de artar. Çelik gibi sert metallerde kalıp üretme süresi de artar. Kalıp üreticisinin bir çelik kalıbı (işleme denir) daha yumuşak bir alüminyum kalıba göre oyması çok daha uzun sürer.

Sonunda birden fazla boşluklu kalıp kullanarak üretim hızınızı artırabilirsiniz.

Tek bir plastik enjeksiyonu ile parçanızın birden çok kopyasını oluşturmanıza olanak sağlar.

Ancak, ilk kalıplarınızda herhangi bir değişiklik yapana kadar birden fazla boşluk kalıbına atlamayın. Birden fazla boşluk kalıbına yükseltmeden önce en az birkaç bin birim çalıştırmak akıllıca olacaktır.

Sonuç

Bu makale, teknik seviyeniz ne olursa olsun, yeni bir elektronik donanım ürünü geliştirme sürecine ilişkin temel bir genel bakış sunmaktadır. Bu süreç, en iyi geliştirme stratejisini seçmeyi ve ürününüz için elektronik ve muhafazayı geliştirmeyi içerir.

yazar hakkında

John Teel, girişimcilere, yeni başlayanlara, üreticilere, mucitlere ve küçük şirketlerin pazara yeni elektronik ürünler sunmalarına yardımcı olan Predictable Designs'ın başkanıdır. John eskiden Texas Instruments'ta kıdemli bir tasarım mühendisiydi ve şu anda milyonlarca üründe (bazıları Apple'dan) kullanılan elektronik tasarımlar yarattı. Aynı zamanda kendi ürününü geliştiren, Asya'da imal ettiren ve birçok ülkede yüzlerce perakende yerinde satılan başarılı bir girişimcidir. Ücretsiz hile sayfasını indirin: Yeni Elektronik Ürününüzü Geliştirmek için 15 Adım.